¿Por qué la gravedad y la luz se propagan a la misma velocidad? Aparentemente, son cosas bien diferentes, y podrían moverse a diferentes...

Buf, vaya preguntas… El por qué las cosas son así y no son de otra manera es un puzzle donde aún nos hacen falta muchas piezas por encajar.

Básicamente todo se debe a una propiedad llamada “masa”. Cuando una partícula tiene masa, obligatoriamente tiene que moverse por debajo de la velocidad de la luz puesto que si yo le doy energía, se invertiría en aumentar su velocidad pero también en aumentar su masa.

A bajas velocidades, el aumento de energía es más evidente que el aumento de masa, pero a velocidades cercanas a la de la luz, el aumento de masa es mucho mayor que el aumento de velocidad. Y la velocidad de la luz es una barrera donde conforme me acerco a ella, esa energía que doy va prácticamente casi en su totalidad al aumento de masa y prácticamente nada al aumento de velocidad.

Cuando una partícula no tiene masa, obviamente no tiene sentido el aumento de masa. Pero tampoco tiene sentido la velocidad. Una partícula sin masa es algo que obligatoriamente tiene que moverse a la velocidad de la luz. Ni más lento ni más rápido.

Como curiosidad te diré que si algo tuviese una masa negativa, tendrías que no podría moverse por debajo de la velocidad de la luz, siempre tendría que estar por encima de esa barrera. Si ese objeto con masa negativa tuviese una energía 0, se movería a velocidad infinita. Conforme yo le doy energía ese objeto va frenando y frenando y lo más lento que podría conseguir que se moviese es a una velocidad cercana (pero por encima) a la de la luz.

¿Qué provoca eso? Pues obviamente tenemos que irnos a aquello que provoca la masa y que no es más que el famoso campo de Higgs (y su famoso bosón de Higgs).

El campo de Higgs es “algo” que interacciona con las partículas y que les proporciona una propiedad llamada masa. Sin ese campo, todas las partículas (electrones, fotones, quarks, …) no tendrían masa y por tanto están condenadas a moverse a exactamente la velocidad de la luz.

La luz sabemos desde hace más de 1 siglo que es transmitida por una partícula llamada fotón, la cual no tiene masa (por tanto se mueve a la velocidad de la luz).

Si hubiese una partícula también con masa 0, tendría que ir obligatoriamente a la velocidad de la luz.

Y ese es el caso del “gravitón”, que no es más que la partícula que transmite la gravedad. Sobre el papel, el gravitón también es una partícula sin masa. Pero fíjate bien lo que he dicho: “sobre el papel”. ¿Por qué? Básicamente aún no se ha detectado y es una partícula que no se ha confirmado su existencia.

Por eso la importancia del descubrimiento con los detectores de ondas gravitacionales que la gravedad se transmite a la velocidad de la luz. Básicamente esos detectores se ponen a oscilar como locos, detectando un evento de una fusión de 2 estrellas de neutrones (el cual genera unas ondas gravitacionales muy grandes), y justo microsegundos después los telescopios detectan la explosión de rayos X de ese evento.

Ha sido la primera medición directa que la gravedad viaja a la velocidad de la luz (ese pequeño retardo es porque la luz es absorbida/reemitida por los electrones y demás partículas cargadas que se encuentra en el camino y por tanto eso provoca un cierto retardo).

Antes se conocía este hecho por mediciones indirectas de la órbita de Mercurio o de cómo afecta la gravedad de Júpiter, pero a partir de ahí no hay dudas de ese hecho.

Por tanto sabemos ya que el gravitón es una partícula sin masa (es decir, que no interacciona con el campo de Higgs) y como tal tiene que ir forzosamente a la velocidad de la luz.

En resumen ¿por qué la gravedad se transmite a la velocidad de la luz? Pues porque el gravitón (partícula aún sin confirmar) no tiene masa. Y ¿por qué? Porque no interacciona con el campo de Higgs y por tanto eso hace que no se manifieste la propiedad llamada “masa”.

Si hubiese otra partícula sin masa, tendríamos que también viajaría a la velocidad de la luz.